شیر ایمنی PRV, PSV & Pressure Reducing Valve
شیر ایمنی جهت ایمنی در پایپینگ مورد استفاده قرار میگیرند و معمولا به سه دسته اصلی تقسیم میشوند:
1- شیر ایمنی ریلیف ولو Pressure Relief Valve یا PRV
2- شیر ایمنی سفتی ولو یا شیر اطمینان Pressure Safety Valve یا PSV
3- شیر ایمنی Pressure Reducing Valve
شیر ایمنی ریلیف ولو Pressure Relief Valve یا PRV
شیر ایمنی ریلیف ولو Pressure Relief Valve یا PRV ، که در شکل زیر نشان داده شده است، به تدریج با افزایش فشار ورودی در بالای نقطه تنظیم ، باز می شود. دریچه ریلیف ولو Pressure Relief Valve یا PRV فقط در صورت لزوم برای از بین بردن شرایط فشار بیش از حد باز می شود.
اینگونه شیرها یعنی ریلیف ولو Pressure Relief Valve یا PRV معمولا جهت مایعات(سیالات) استفاده میشود.
از انواع این نوع شیر ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1- Conventional Pressure Relief Valve
یک شیر فنری است که خصوصیات عملکردی آن مستقیماً تحت تأثیر تغییرات فشار برگشتی شیر قرار می گیرد.
2- Balanced Bellow Pressure Relief Valve
شیر فنری است که برای به حداقل رساندن تأثیر بازگشت فشار بر روی ویژگیهای عملکردی در آن گنجانده شده است.
3- Pilot-operated Pressure Relief Valve
این یک شیر کاهش دهنده فشار است که در آن شیر اصلی با یک شیر ریلیف فشار کمکی ترکیب شده و توسط آن کنترل می شود.
شیر ایمنی سفتی ولو یا شیر اطمینان Pressure Safety Valve یا PSV
یک شیر ایمنی سفتی ولو یا شیر اطمینان Pressure Safety Valve یا PSV ، که در شکل زیر نشان داده شده است ، به محض رسیدن به تنظیم فشار ، به سرعت کاملاً باز می شود. یک شیر اطمینان کاملاً باز خواهد ماند تا زمانی که فشار به زیر فشار تنظیم مجدد برسد. فشار تنظیم مجدد کمتر از نقطه تنظیم فشار تحریک است. تفاوت بین نقطه تنظیم فشار تحریک کننده و فشاری که سفتی ولو در آن تنظیم می شود ، Blowdown نامیده می شود.
شیر ایمنی سفتی ولو یا شیر اطمینان Pressure Safety Valve یا PSV را اغلب می توان با وجود یک اهرم خارجی در بالای بدنه شیر ، که به عنوان چک کننده عملیات استفاده می شود، تشخیص داد. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، فشار سیستم نیرویی را ایجاد می کند که سعی دارد دیسک سوپاپ اطمینان را از روی صندلی خود فشار دهد. فشار فنر بر روی ساقه ، دیسک را به سمت صندلی مجبور می کند. در فشار تعیین شده توسط فشرده سازی فنر ، فشار سیستم بر فشار فنر غلبه می کند و دریچه تسکین باز می شود. با کاهش فشار سیستم ، شیر فشار می یابد که فشار فنر دوباره بر فشار سیستم غلبه کند. بیشتر دریچه های تسکین دهنده و ایمنی در برابر نیروی فنر فشاری باز می شوند. نقطه تنظیم فشار با چرخاندن مهره های تنظیم کننده در بالای یوک تنظیم می شود تا فشار فنر افزایش یا کاهش یابد.
از انواع این نمونه ولو میتوان به Pilote Operated Safety Valve اشاره کرد.
نقطه تنظیم
شیر اطمینان و و ریلیف برای فعال شدن در یک سطح معین از پیش تعیین شده که ست پوینت نامیده میشود، طراحی شده اند.
ست پوینت را با فشار تنظیم شده نباید اشتباه گرفت.
در واقع ست پوینت کمترین مقدار ماکسیمم فشار مجاز در سیستم است. قبل از اینکه مشکل حادی در سیستم به وجود بیاید.
با افزایش فشار از مقدار تنظیم شده شیر شروع به باز شدن می کند.
این فشار معمولا بر حسب بار یا اینچ بر متر مربع تعیین می شود.
در شیر اطمینان ، ست پوینت سه درصد بالاتر از سطح فشار کاری و در ریلیف ولو 10 درصد بالاتر از سطح فشار کاری تنظیم می شود.
مهمترین عواملی که در انتخاب شیر اطمینان موثر است ؛ محدوده فشار و جریان جرمی )مشخصه سایز( است. ماکزیمم فشار کاری مجاز
شیر اطمینان تابع چهار عامل اصلی 1 جنس 2 دمای کاری 3 فشار طراحی و نوع فلنج )کلاس کاری ( میباشد. در بعضی از انواع شیر - - -
اطمینان یک اهرم کمکی برای تخلیه دستی وجود دارد ، به هیچ عنوان نباید وزنه اضافه تری به این اهرم متصل شود.
شیر اطمینان یک شیر دائم کار نیست لذا نباید به دفعات عمل کند . عملکرد دائمی شیر اطمینان باعث فرسایش زود هنگام آن میشود و
خطر عمل نکردن در موقع اضطرار را افزایش میدهد.
سیالات خورنده یا دارای ذرات ساینده میتواند عملکرد شیر اطمینان را مختل کند ، بنابراین استفاده از فیلتر با مش بندی مناسب الزامی
است. همچنین شیر اطمینان را باید از یخزدگی و ارتعاش محافظت نمود.
شیر اطمینان های بخار باید در بالاترین قسمت خط بخار نصب شود تا در حین کار کار از آب گرفتگی پشت شیر اطمینان جلوگیری شود.
انتخاب شیر اطمینان بر اساس 11 % بالاتر از فشار کاری مخزن یا بر اساس بالاترین فشاری که مخزن میتواند تحمل کند ، انجام میشود.
در این خصوص چهار تعریف زیر قابل تامل است.
1 محدوده فشار کارکرد امن یا - (safe operating limits for pressure) SOL/P
به ماکزیمم فشاری میگویند که تمام تجهیزات ، مخازن ، لوله ها و حتی جان پرسنل در مطلوب ترین شرایط قرار دارد و ایمنی کامل
رعایت میشود.
2 فشار تنظیم یا - set pressure
به فشار اسمی میگویند که شیر اطمینان در آن فشار عمل میکند که برای جلوگیری از باز و بسته شدن دائم شیر اطمینان یا جلوگیری از
ایجاد خطر باید این فشار و SOL/P بر هم منطیق باشد.
3 فشار بالا یا - over pressure
فشاری که در آن شیر اطمینان به صورت کامل باز میشود.
4 پایینترین فشار یا - Blow pressure
فشاری که در آن شیر اطمینان به صورت کامل بسته میشود.
عموما واژه safety valve برای شیر آلاتی اطلاق میشود که سیالات عبوری به صورت تراکم پذیر )گاز ، بخار و هوا ( باشد. بهتر است
برای سیالات غیر تراکم پذیر )نظیر آب یا روغن( از واژه Relief valve استفاده نمود که در فشار یا دمای معینی باز میشود و به صورت
تسکینی و کمکی مقدار اضافی و خطر ساز سیال درون خط را تخلیه میکند. در بعضی از موارد در کاربردهایی که سیالات تراکم پذیر و
سیالات غیر تراکم پذیر به صورت مخلوط در سیستم کاری وجود دارد از واژه Relief safety valve )شیر اطمینان فشارشکن( استفاده
میکنیم.
شیر کاهش جریان Pressure Reducing Valve
همانطور که از شکل زیر پیداست این نوع ولو ها نیز برای کاهش فشار در خط استفاده می شوند.
ملکرد شیر کاهش دهنده با فشار زیاد در ورودی سوپاپ و پیچ تنظیم کننده در بالای مجموعه شیر کنترل می شود. فشار وارد شده به شیر اصلی با فشار دادن به سمت بالا بر روی دیسک سوپاپ اصلی ، فنر شیر اصلی را در بسته نگه داشتن شیر کاهنده کمک می کند. با این حال ، مقداری از فشار زیاد به یک شیر کمکی در بالای شیر اصلی خون ریزی می شود. سوپاپ کمکی کنترل فشار زیاد به پیستون بالای شیر اصلی را کنترل می کند.
سطح پیستون از دیسک سوپاپ اصلی بیشتر است و در نتیجه یک نیروی خالص به سمت پایین برای باز کردن سوپاپ اصلی ایجاد می شود. شیر کمکی توسط دیافراگم کنترلی مستقر در بالای دریچه کمکی کنترل می شود. دیافراگم کنترل کننده نیرویی رو به پایین را منتقل می کند که تمایل دارد دریچه کمکی را باز کند. نیروی رو به پایین توسط فنر تنظیم کننده اعمال می شود که توسط پیچ تنظیم کننده کنترل می شود.
فشار کاهش یافته از دریچه اصلی شیر به محفظه ای در زیر دیافراگم خونریزی می کند تا نیروی رو به پایین فنر تنظیم کننده خنثی شود. موقعیت دریچه کمکی و در نهایت موقعیت دریچه اصلی با موقعیت دیافراگم تعیین می شود. موقعیت دیافراگم با مقاومت نیروهای مخالف نیروی رو به پایین فنر تنظیم کننده در مقابل نیروی رو به بالا فشار کاهش یافته خروجی تعیین می شود.
شیرهای تقلیل فشار با عملکرد مستقیم (Direct acting Pressure Reducing Valve)
از ساده ترین شیرهای تقلیل فشار می باشد نحوه کار به این صورت است که فشار سیال خروجی از شیر ( فشار کاسته شده ) بر قسمت زیرین دیافراگم اعمال نیرو می کند و در مقابل فنر نیروی رو به پایین را در خلاف جهت اعمال مینمایید.
شیرهای تقلیل فشار از نوع پایلوت دار (Pilot Operated Pressure Reducing Valve)
حوزه عملكرد شير بدين صورت است كه فشار خروجي شير يا فشار تقليل يافته از طريق لوله باريك به قسمت زيرين ديافراگم
كمكي اعمال نيرو مي نمايد كه در برابر نيروي رو به پايين فنر تنظيم متعادل ميشود .
